1、引言
近幾年煤礦事故不斷發(fā)生，提升機(jī)電控失控造成全速過卷事故也時(shí)有發(fā)生，給煤礦安全生產(chǎn)造成巨大損失。隨著煤礦生產(chǎn)綜采機(jī)械化水平的不斷提高，長距離、高帶速、大功率帶式輸送機(jī)在礦井中得到廣泛應(yīng)用，在這些
帶式輸送機(jī)中，常使用多臺(tái)軟啟動(dòng)裝置以避免單臺(tái)裝置所需功率太大而引起諸多的問題。由多個(gè)軟啟動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)的帶式輸送機(jī)，雖然啟動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)過程可控，但由于各個(gè)軟啟動(dòng)單元中電機(jī)的外特性的差異、設(shè)備的制造和安裝的誤差、膠帶彈性伸長率的不同以及載荷變化等因素的影響，往往造成電機(jī)負(fù)載功率的失衡，從而引起帶式輸送機(jī)的功率不平衡問題，以及如何將其正確應(yīng)用在煤礦提升機(jī)當(dāng)中，這是一個(gè)實(shí)際應(yīng)用中必須要解決的重要問題。
2、帶式輸送機(jī)差動(dòng)液粘調(diào)速器的結(jié)構(gòu)機(jī)理
帶式輸送機(jī)差動(dòng)液粘調(diào)速器用于大功率帶式輸送機(jī)的軟起動(dòng)，事先給出帶式輸送機(jī)起動(dòng)時(shí)理想的速度、加速度曲線。通過壓力、速度、功率等檢測(cè)信號(hào)反饋，形成閉環(huán)控制回路，自動(dòng)調(diào)節(jié)摩擦片間隙，改變輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，使實(shí)際起動(dòng)曲線逼近理想曲線，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)可控起動(dòng)。同樣用調(diào)節(jié)摩擦片間隙的方法，精確控制多機(jī)驅(qū)動(dòng)功率平衡和軟制動(dòng)，大大降低膠帶動(dòng)張力，使輸送機(jī)起動(dòng)及制動(dòng)更加平穩(wěn)，同時(shí)大幅度降低設(shè)備成本。
2.1帶式輸送機(jī)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)。帶式輸送機(jī)的動(dòng)力傳動(dòng)方式一股由電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、減速器及差動(dòng)液粘調(diào)速器組成。驅(qū)其結(jié)構(gòu)簡單，啟動(dòng)時(shí)間短，啟動(dòng)張力大，輸送帶的安全系數(shù)大，加速度可控，啟動(dòng)曲線理想，能滿足驗(yàn)帶（低速運(yùn)行以便檢修）的要求。
將變頻調(diào)速器并入控制系統(tǒng)，進(jìn)行了輸入輸出節(jié)點(diǎn)分配，建立了各類模塊。將變頻調(diào)速器在帶式輸送機(jī)上的進(jìn)行了實(shí)際調(diào)速應(yīng)用，效果顯著。皮帶機(jī)的啟動(dòng)控制（包括自動(dòng)和手動(dòng)控制）要根據(jù)出料機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和皮帶機(jī)停車前運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行。由操作人員向PLC發(fā)出指令。通過控制變頻器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)并帶動(dòng)滾筒聯(lián)動(dòng)運(yùn)行，進(jìn)行了帶機(jī)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。將變頻調(diào)速器并入控制系統(tǒng)，進(jìn)行了輸入輸出節(jié)點(diǎn)分配，建立了各類模塊。將變頻調(diào)速器在帶式輸送機(jī)上進(jìn)行了實(shí)際調(diào)速應(yīng)用，效果顯著。
該系統(tǒng)的控制部分主要是由上位機(jī)的調(diào)度監(jiān)控部分、下位機(jī)PLC控制部分組成。下位機(jī)在線實(shí)時(shí)記錄、監(jiān)控。并顯示數(shù)據(jù)：PLC向上位機(jī)傳遞設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)，接受并執(zhí)行上位機(jī)的實(shí)時(shí)控制命令。可通過控制繼電器、接觸器等設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制。
2.2電流一轉(zhuǎn)速多機(jī)功率平衡方法。新的多機(jī)功率平衡方法是將電機(jī)的轉(zhuǎn)速及電流因素包括在功率變化之中，即同時(shí)采集電機(jī)的電流和轉(zhuǎn)速信號(hào)作為控制功率平衡的依據(jù)：然后通過調(diào)節(jié)差動(dòng)輪系軟啟動(dòng)方式中變頻控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，改變輸送機(jī)膠帶輸出負(fù)載的轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)輸出負(fù)載的功率，使多臺(tái)軟啟動(dòng)裝置之間輸出的功率達(dá)到平衡狀態(tài)，這種多機(jī)功率平衡方法最突出的優(yōu)點(diǎn)是同時(shí)考慮了電流和速兩個(gè)因素，把兩者結(jié)合起來作為多機(jī)功率平衡的依據(jù)，可克服現(xiàn)有的只考慮電流的多機(jī)功率平衡方法精度不高的缺點(diǎn)。同時(shí)，利用差動(dòng)輪系軟啟動(dòng)方式中調(diào)速準(zhǔn)確、響應(yīng)快速等特點(diǎn)，也能克服通過液力偶合器調(diào)節(jié)功率平衡出現(xiàn)的滯后問題。顯然，這種電流轉(zhuǎn)速的多機(jī)功率平衡方法的應(yīng)用前景極具潛力。
電流一轉(zhuǎn)速多機(jī)功率平衡方法是以差動(dòng)輪系的軟啟動(dòng)系統(tǒng)為基礎(chǔ)的，也即通過差動(dòng)輪系的軟啟動(dòng)系統(tǒng)再加上必要的測(cè)量電機(jī)電流的電流互感器，實(shí)現(xiàn)多機(jī)功率平衡，如圖所示2-1 (Sn為轉(zhuǎn)速傳感器：il，i2，is，IC分別為獲取的差動(dòng)輪系1,2輸出軸、變頻電機(jī)側(cè)輸入軸以及主電機(jī)側(cè)輸入軸轉(zhuǎn)速的脈沖信號(hào)；電流互感器未畫出，只引出信號(hào)n，12)
3、輸送機(jī)在煤礦提升機(jī)中應(yīng)用
3.1系統(tǒng)硬件配置．系統(tǒng)硬件的連接順序?yàn)椋河射摻z繩芯輸送機(jī)經(jīng)霍爾傳感器（下面配置有防震橡膠，后面配置有7000Gs以上永久磁鐵）、電壓信號(hào)隔離器、低通濾波器到電壓變換器，再由采樣保持元件、EM23PLC(Rs485接口)到計(jì)算機(jī)(RS232接口)．
3.2系統(tǒng)原理。輸送機(jī)的故障情況分為數(shù)字量信號(hào)監(jiān)測(cè)與模擬量信號(hào)兩種情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)：其一為數(shù)字量信號(hào)監(jiān)測(cè)，由輸送機(jī)上的跑偏、打滑、撕裂開關(guān)提供數(shù)字量信號(hào)給S7-200，再由PLC進(jìn)行信號(hào)處理及反饋調(diào)節(jié)，該種監(jiān)測(cè)過程簡單，連接方便：其二為模擬量信號(hào)監(jiān)測(cè)。該種監(jiān)測(cè)基于電磁感應(yīng)原理，針對(duì)輸送帶的斷裂、抽動(dòng)、脫膠和銹蝕故障四種模擬量信號(hào)，通過霍爾傳感器將模擬量信號(hào)輸入到模擬量模塊EM235上，再通過模數(shù)轉(zhuǎn)換進(jìn)行信號(hào)處理。這兩種監(jiān)測(cè)方法所得到的信號(hào)都統(tǒng)一在PLC和組態(tài)系統(tǒng)中進(jìn)行整合，以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輸送機(jī)的工作情況。
3.3系統(tǒng)控制過程。整個(gè)控制電路由PLC、電動(dòng)機(jī)、繼電器、開關(guān)和故障燈組成。PLC接收模擬量電流后通過編程轉(zhuǎn)換為開關(guān)量，將PLC的輸出接口接入控制電路中，通過開關(guān)量來控制線路中電磁開關(guān)的開與關(guān)，從而控制繼電器和電動(dòng)機(jī)的開與關(guān)·當(dāng)PLC接收跑偏、打滑、撕裂或斷裂信號(hào)時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸出接口用開關(guān)量信號(hào)控制相對(duì)應(yīng)的繼電器KA狀態(tài)變化，從而繼電器KM狀態(tài)發(fā)生變化，最后電動(dòng)機(jī)的開關(guān)KM斷開，輸送機(jī)停止。當(dāng)PLC接收模數(shù)轉(zhuǎn)換后的抽動(dòng)、脫膠或銹蝕信號(hào)時(shí)，由于此種情況的嚴(yán)重性不足以使輸送機(jī)停止，故障燈亮即可．
4、結(jié)束語
本文提出了一種新的功率平衡方法即電流—轉(zhuǎn)速的多機(jī)功率平衡，該方法用于差動(dòng)輪系的軟啟動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過程中，需要解決的具體問題很多，諸如，如何選取多臺(tái)電機(jī)輸出功率的參照功率值的問題；如何選取合適的采樣調(diào)節(jié)周期：這些都是需要進(jìn)一步進(jìn)行研究、試驗(yàn)，以獲取最佳解決方案的問題。總之，大型綜合煤炭機(jī)電機(jī)械化運(yùn)輸系統(tǒng)中還有更多的問題有待予進(jìn)一步探索和研究。另外，如果能夠結(jié)合自動(dòng)控制技術(shù)，實(shí)時(shí)運(yùn)輸設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間和狀態(tài)，對(duì)設(shè)備故障發(fā)出告警，將更好地輔助生產(chǎn)系統(tǒng)，這一點(diǎn)也非常值得探索，相信最終一定能夠?qū)崿F(xiàn)。
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